給(gěi)初級工程(cheng)師們的一(yī)封信——敛财🚩天下㊙️如何(hé)成爲硬件(jiàn)高手
理(lǐ)論學習
淡(dan)然無味的(de)文字，晦澀(sè)的公式，望(wang)而生畏？此(ci)時需要🔅一(yi)位良🔅師——興(xìng)趣。每人興(xìng)趣來源也(yě)許不同，爲(wei)了電子競(jìng)賽，爲了找(zhao)個好工♋作(zuo)，無論如何(he)有了興趣(qu)就有求知(zhī)的欲望。筆(bǐ)者的興趣(qù)源于幼時(shi)的好♈奇心(xin)，總想拆🈲開(kāi)收音機看(kan)看人在🌈哪(na)裏，隻見元(yuán)件一堆。後(hòu)來将壞💞電(dian)器的元件(jiàn)拆下用細(xi)銅絲連接(jie)釘于木闆(pan)上，插上🐕220V，試(shi)試有何功(gong)能，結果當(dang)然是爆㊙️了(le)。直到五年(nian)級從親戚(qī)處拿來一(yī)些電🐇器維(wéi)修的書，從(cong)7管收音機(ji)電路了解(jie)到放大的(de)概念，電風(fēng)扇副繞組(zǔ)電容分相(xiang)與主繞組(zu)形成旋轉(zhuan)磁場，電飯(fan)鍋利用鐵(tie)氧體的居(ju)裏點自💜動(dòng)跳閘，頓覺(jiào)電子世界(jiè)其樂無窮(qióng)。凡見帶電(dian)的東西都(dōu)要一窺其(qí)原理，地攤(tān)淘舊書，抄(chāo)壞電器的(de)電路圖🔅研(yán)究，利是錢(qián)買來一把(ba)烙鐵和一(yi)個指針萬(wàn)用表，一✂️堆(duī)腐乳瓶😘裝(zhuāng)住分好類(lei)的阻容晶(jing)🍓體管，從此(cǐ)踏上這♊條(tiao)不歸路。
别以(yi)爲老舊的(de)知識過了(le)時，當今熱(re)門技術早(zǎo)有理論🧡研(yan)究。現在火(huo)熱的AI，從1950年(nian)提出圖靈(ling)試驗，1969年成(cheng)立IJCAI，1987年召開(kāi)🔅第一次國(guo)際神經網(wǎng)🎯絡會議，到(dao)當今随着(zhe)網絡發展(zhǎn)和硬件計(jì)算能力提(ti)高，理論才(cai)得以實現(xian)和大量應(yīng)用，被常人(ren)所熟㊙️知。
最(zui)重要一點(diǎn)，别刻意記(jì)憶結論，要(yao)自己推導(dǎo)一遍。有人(ren)覺得爲💋何(he)不能寫得(dé)生動活潑(po)，公式一大(dà)堆，其實技(ji)術是講🌍求(qiú)根⭕據的，非(fei)憑感覺，任(ren)何試圖以(yi)通俗易懂(dǒng)的方㊙️式去(qu)轉化都有(yǒu)可能偏離(lí)本質，真正(zheng)有興趣的(de)人自不覺(jiao)枯燥，望而(er)卻步的人(ren)也許志不(bu)在此。像✔️《一(yī)分鍾理解(jie)xxx》，不過是爲(wèi)讓👣常人易(yì)于理解，對(duì)工程師是(shì)不夠的，高(gao)端☔技術也(ye)不會通俗(sú)易懂。
實踐(jian)
實踐的重(zhòng)要性不言(yan)而喻，對一(yī)些結論和(hé)想法進行(hang)驗證，印象(xiang)異常深刻(ke)。以前做一(yī)個晶體管(guǎn)音頻放大(da)器，偏置電(dian)流設置得(dé)比較低，輸(shu)入線引長(zhang)之後竟然(rán)收到了💘AM電(dian)台，說🚶明低(di)偏置電流(liú)下三極管(guǎn)發射結進(jìn)行了檢波(bō)，将靠近輸(shu)入端的引(yin)線在鐵氧(yǎng)體磁芯上(shang)⭐繞幾圈便(bian)被抑制了(le)，說明了扼(è)流圈的作(zuo)用。
在實(shí)踐過程中(zhōng)，還需結合(hé)理論總結(jie)分析。你會(hui)認識到器(qì)件的🚶非理(li)想特性，爲(wèi)何會有很(hen)大幹擾、噪(zao)聲、自激，達(dá)不到預期(qī)性能。導體(tǐ)☔存在電阻(zu)和電感，導(dǎo)體間🧡存在(zài)電容，載流(liu)子熱運動(dong)産生熱噪(zao)聲等等，隻(zhī)不過大多(duō)數情況下(xià)你潛意識(shí)裏理想化(hua)了。地環路(lu)——法拉☎️第電(diàn)磁感應定(dìng)律，多點接(jiē)地——導線的(de)阻🈲抗已經(jing)不能❌忽略(luè)，公共阻抗(kang)、一點接地(di)——不過是歐(ou)姆定律，非(fēi)理想特性(xing)是被忽略(luè)的分布存(cún)在的真實(shí)元件以及(jí)元件的真(zhēn)實特性，本(ben)該如此，并(bìng)沒有多神(shén)秘。所以沒(méi)有豐富的(de)理論，不提(ti)煉總結，依(yi)賴于别人(ren)的經驗，不(bú)🌈知其所以(yi)然。
思考
問(wen)渠哪得清(qīng)如許？爲有(you)源頭活水(shui)來。勤于思(sī)考，用心🌏感(gan)悟，觸發靈(líng)感和産生(sheng)創新的源(yuán)泉。
思考知(zhi)識間的聯(lián)系，融會貫(guàn)通。一個環(huán)形電感，感(gǎn)應電動勢(shì)U=Ldi/dt，又有另外(wai)的形式U=Ndφ/dt，這(zhè)兩者有什(shí)麽聯系，結(jie)合安培環(huan)路定理推(tuī)導你會找(zhǎo)出電感量(liàng)與線圈匝(zā)數、磁導率(lǜ)和磁路截(jie)面S和磁路(lu)長度l的關(guān)系L=μN2S/l。根據電(diàn)感的定義(yi)L=Ψ/i=Nφ/i同樣得到(dào)L=μN2S/l，殊途同路(lù)。SI單位制中(zhong)有7個基本(běn)單位，當前(qián)科學技術(shu)中如此之(zhi)多的物理(lǐ)量單位由(you)其導出，你(ni)說各種知(zhī)識之間有(yǒu)沒有密切(qie)的聯系？
通(tong)電導線内(nèi)平均電場(chang)有多大呢(ne)，不妨推導(dao)一下，其結(jié)果爲電流(liú)密度和電(diàn)阻率乘積(jī)。
衆所周知(zhi)電傳播速(sù)度非載流(liú)子的移動(dòng)速度。那麽(me)實際導體(ti)中✌️電子平(ping)均速度是(shi)多少呢？設(shè)銅導線截(jie)面積♈爲1mm2，電(diàn)流爲1A，根據(jù)銅相對原(yuán)子質量和(he)密度，可得(de)摩爾密度(du)爲1.4×105mol/m3，1mol數🙇🏻量爲(wei)阿👌伏伽德(de)羅常數，設(shè)銅原子最(zui)外層爲1個(ge)電子脫離(li)束縛，則自(zi)😍由電子密(mì)度爲8.4×1028/m3，根據(jù)電流定義(yì)I=Q/t=vtSpq/t得到速度(du)v=I/(Spq)=1/(1×10-6×8.4×1028×1.6×12-08)≈74μm/s，這隻是大(da)概值。導體(tǐ)既然有電(diàn)場爲何電(diàn)子不是加(jia)速呢，實際(jì)電子運動(dòng)會經曆加(jia)速、與原子(zǐ)碰撞等，碰(peng)撞、束縛宏(hóng)觀爲阻力(li)，與宏觀電(dian)場🍉力相等(deng)，電場力克(kè)服阻力做(zuò)功使導體(ti)發熱，此爲(wei)電阻。
大膽(dan)假設，然後(hòu)證明。摩擦(ca)帶電的塑(sù)料可以吸(xi)引紙屑，220V帶(dai)電⭕導⚽線爲(wèi)何不會吸(xī)引紙屑？其(qi)實前者指(zhi)帶電荷，後(hòu)者指通有(you)電流是電(dian)⛷️中性的。不(bú)過用一個(ge)絕緣棒連(lián)接的金屬(shu)🈚球碰觸一(yī)個對大地(di)爲100V的電壓(ya)，實際上吸(xi)引不了紙(zhǐ)屑，但也是(shì)帶了電荷(hé)的。球🐆體半(ban)徑R，根據電(diàn)場高斯定(ding)理、電壓、電(diàn)😄容定義得(de)孤立導體(tǐ)球電容C=4πε0R。兵(bing)乓球大🔞的(de)金屬球電(diàn)容爲2.2pF，連接(jie)到100V電壓上(shang)充電電量(liang)爲220pC，當然脫(tuō)離⁉️電源後(hòu)球體電勢(shi)隻有100V。當充(chong)進1.5μC電‼️量時(shi)（相當于人(ren)體帶10kV靜電(dian)的電量，冬(dōng)天⛷️很平常(cháng)）電勢有682kV，表(biǎo)面電場是(shì)很高的。能(néng)否吸引紙(zhi)屑還沒試(shi)過，充這麽(me)高電壓需(xū)要♋起電機(ji)。
曾經有一(yī)個靜電發(fa)電機的想(xiǎng)法，一個固(gù)定，一個可(ke)動極闆構(gou)成電容，可(ke)動極闆靠(kao)近固定極(ji)闆時，電源(yuan)對極闆充(chōng)進電荷，然(rán)後可㊙️動極(ji)闆由機械(xie)能帶動遠(yuan)👣離固定極(ji)闆并脫離(li)電源，克服(fú)極闆間🚶電(dian)場力所做(zuo)🧡的功使極(jí)闆間電壓(ya)增大（電容(róng)減少了），到(dao)達頂端連(lián)接到輸出(chū)電容對其(qí)充電，然後(hòu)返回充電(dian)，周而複此(cǐ)，這樣輸入(rù)輸出的平(píng)均電流相(xiàng)同但電壓(yā)變高了，驅(qū)動極闆運(yun)動的機械(xiè)能轉化爲(wèi)電能。
别人(rén)的經驗，千(qiān)萬别不假(jiǎ)思索拿來(lai)即用。比如(rú)驅動繼電(diàn)器，很多㊙️書(shū)上都說線(xian)圈要并聯(lián)一個二極(jí)管吸收反(fǎn)電動勢。然(rán)而這不是(shi)🐅任何時候(hou)都合适的(de)，二極管正(zhèng)向導通時(shí)壓降低等(děng)效電阻小(xiao)，時間常數(shù)爲L/R，電💯流衰(shuai)減緩慢，導(dǎo)緻觸點斷(duan)開時間延(yán)後，吸力不(bu)足的⚽時間(jian)區間變大(da)，斷開不夠(gòu)幹脆。有些(xie)情況就需(xū)要并聯電(dian)阻或二極(ji)管串聯穩(wen)壓管提高(gāo)吸收電壓(ya)，使電🔞流迅(xùn)速衰減。
關(guān)于仿真
暫(zàn)且将知識(shi)分爲原理(lǐ)和技巧，利(lì)用工具是(shi)一種技巧(qiao)，但應以原(yuan)㊙️理爲基礎(chǔ)。剛開始學(xue)習和工作(zuo)，建議盡量(liang)手算，減少(shao)對工具的(de)依📐賴，對成(cheng)長也有好(hao)處。下面有(yǒu)一個電路(lù)，兩個四線(xian)電阻并聯(lian)，求輸出電(dian)壓和輸入(rù)電流的關(guān)系，以及每(měi)部分電阻(zǔ)變化對⚽輸(shu)出的影♈響(xiǎng)，光是前者(zhě)計算就可(ke)以🈚寫滿幾(ji)頁紙，這也(ye)需要毅㊙️力(li)。
要做好産(chan)品，需要長(zhǎng)久的學習(xi)積累，并不(bú)輕松。如當(dang)決心從事(shì)研❄️發，那就(jiù)堅定不移(yi)地走下去(qu)吧。化身爲(wèi)⛱️史波克，駕(jià)駛着進取(qǔ)🏒号電子飛(fēi)船，踏上探(tàn)索未知世(shi)界的征程(cheng)。在發射區(qu)，偏置已使(shǐ)✍️耗盡層變(biàn)窄，你與大(da)量小夥伴(ban)受電場力(lì)驅動輕松(sōng)地湧進了(le)基區，這是(shì)一個充滿(mǎn)黑洞的時(shi)空，一些同(tong)伴被黑洞(dòng)所束縛，一(yi)♻️些被擄去(qù)另一世界(jie)，還好困難(nán)總是短暫(zàn)的（基區很(hen)薄），你幸運(yun)地躲過一(yi)劫，未㊙️及看(kan)清便和大(da)部分同伴(ban)飛到了集(ji)電結，突然(ran)受到一股(gu)強大吸力(lì)牽引，快速(sù)渡越了空(kong)曠的集電(diàn)區，漫遊在(zài)低阻導線(xiàn)上，總♉算松(song)了一口氣(qi)。然而前🙇🏻路(lù)不如🏃🏻你所(suǒ)願地一帆(fan)風順，阻力(lì)重重的負(fù)載🔞中，到處(chu)碰壁，撞得(dé)渾身通紅(hóng)。甚至你的(de)飛船被原(yuan)子掠去爲(wei)它運轉，好(hǎo)不容易偷(tou)得一艘飛(fēi)船利用熱(rè)😍動力逃離(lí)魔鬼的掌(zhang)控，曲折中(zhong)前行，曆經(jing)🈲艱難險阻(zu)才到達勝(sheng)利彼岸。人(ren)生猶如一(yi)場電子的(de)旅行！